A nagyfeszültségű kapcsolóberendezések részleges kisülésének okai

A részleges kisülés a nagyfeszültségű kapcsolóberendezések szigetelésromlásának egyik legfontosabb korai figyelmeztető jele. Bár a részleges kisülés nem hidalja át teljesen a vezetékek közötti szigetelést, az ismétlődő kisülési tevékenység fokozatosan károsíthatja a szigetelési rendszert, és növelheti a szigetelés meghibásodásának, a villanásnak és a berendezés váratlan leállásának kockázatát.

A részleges kisülés okainak megértése segít az elektromos mérnököknek korai szakaszban azonosítani a hibákat, és javítani a kapcsolóberendezések megbízhatóságát teljes élettartama alatt.

Mi az a részleges kisülés?

A részleges kisülés egy lokális elektromos kisülés, amely a szigetelőrendszernek csak egy részében fordul elő. Előfordulhat egy gázzal töltött üregben, egy szigetelőfelület mentén, egy éles vezetőperem körül, vagy egy szilárd vagy kompozit dielektrikum hibája közelében.

A jelenséget általában az elektromos feszültség helyi koncentrációja okozza. Amikor a helyi elektromos tér meghaladja egy gyenge terület ellenállási erejét, rövid kisülés lép fel. A kisülés lehet rövid és kicsi, de az ismétlődő tevékenység fokozatosan gyengítheti a környező szigetelést.

Az IEC 60270 szabvány töltésalapú módszereket határoz meg a részleges kisülés mérésére az AC vagy DC feszültséggel tesztelt elektromos berendezésekben, alkatrészekben és rendszerekben. A szabvány foglalkozik a mérőáramkörökkel, a kalibrációval, a digitális méréssel, valamint a részleges kisülési jelek elkülönítésével a külső zavaroktól.IEC 60270:2025

Hogyan károsítja a részleges kisülés a szigetelést

1. Töltött részecskék által okozott kémiai károsodás

A részleges kisülés során elektronok és ionok mozognak a szigetelés gyenge tartományán. Ezek a nagy energiájú töltött részecskék szigetelő molekulákkal ütköznek, és megszakíthatják a kémiai kötéseket.

Az ismételt bombázás a következőket okozhatja:

1, polimer láncok bomlása

2. Felületi erózió

3. Vezetőképes karbonizált utak kialakulása

4, epoxigyanta és más szigetelő anyagok kémiai lebomlása

5. A dielektromos szilárdság fokozatos csökkenése

Szilárd szigetelés esetén ez a folyamat megnövelheti a belső üreget vagy létrehozhat egy fásító csatornát. Ha a hiba kellően nagyra nő, előfordulhat, hogy a szigetelés már nem bírja a normál üzemi feszültséget vagy az átmeneti túlfeszültséget.

2. Termikus és oxidatív károsodás

A részleges kisülés helyi hőt is termel. Bár az egyes kisülések átlagos energiája alacsony lehet, az ugyanazon a területen koncentrált ismétlődő impulzusok növelhetik a környező szigetelés hőmérsékletét.

Az ebből eredő hőfeszültség a következőket okozhatja:

1, Helyi túlmelegedés

2. Oxidatív repedés

3, polimer anyagok olvasztása vagy karbonizálása

4. A mechanikai szilárdság elvesztése

5. Belső repedések és üregek kiterjesztése

A hőkárosodás és a kémiai károsodás gyakran erősíti egymást. Ahogy a szigetelő felület érdesebbé vagy vezetőképesebbé válik, a helyi elektromos tér kevésbé egyenletes lesz, ami felgyorsíthatja a további kisülési tevékenységet.

Nagyfeszültségű kapcsolóberendezés és szigetelőrendszere

A nagyfeszültségű kapcsolóberendezések olyan összetett szerelvények, amelyek vezetőket, kapcsolóberendezéseket, gyűjtősíneket, szigetelőelemeket, földelő burkolatokat és vezérlőrendszereket egyesítenek.

A tervezéstől függően a tipikus anyagok a következők lehetnek:

1, Epoxigyanta

2 、 Szilikon vagy más műszaki műanyagok

3. Levegő vagy szigetelő gáz

4、Kén-hexafluorid alkalmazható gázszigetelt berendezésekben

5 、 Kerámia vagy kompozit szigetelés

6、 Réz, alumínium és egyéb vezető anyagok

A különböző anyagok és geometriák kombinációja több helyet hoz létre, ahol részleges kisülés fordulhat elő. A gyártási minőség, az összeszerelés pontossága, az üzemi feszültség, a hőmérséklet, a páratartalom, a szennyeződés és a szigetelés elöregedése egyaránt befolyásolhatja a PD viselkedését.

A kapcsolóberendezések esetében a vonatkozó követelmények a berendezés kialakításától és feszültségosztályától függenek. Az IEC 62271 sorozat a nagyfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezéseket foglalja magában, beleértve a szilárd szigetelést és szigetelő gázokat használó berendezéseket is.IEC 62271 sorozat

A nagyfeszültségű kapcsolóberendezések részleges kisülésének fő okai

1. Hibák a szigetelés gyártási folyamatában

A gyártási hibák a szilárd szigetelésű kapcsolóberendezések részleges kisülésének leggyakoribb forrásai.

Belső üregek és légbuborékok

Az epoxi öntés, öntés vagy kapszulázás során légbuborékok maradhatnak a szigetelés belsejében. Ezeknek az üregeknek kisebb a dielektromos szilárdsága, mint a környező szilárd szigetelésnek.

Feszültség alkalmazásakor az üregben lévő elektromos tér nagyobb lesz, mint a szilárd anyag átlagos mezője. Ez összefügg az üregben lévő gáz és a környező szigetelés dielektromos állandója közötti különbséggel.

Ennek eredményeként az üregben lévő gáz a fő szigetelés előtt lebomolhat. Minden egyes kisülés megnövelheti az üreget, károsíthatja a felületét, és végül csökkentheti a teljes szigetelési szilárdságot.

Idegen részecskék és anyagszennyeződés

A gyártás során bekerülő fémrészecskék, por, nedvesség és egyéb szennyeződések helyi gyenge pontokat okozhatnak. A vezetőképes szennyeződés torzíthatja az elektromos mezőt, vagy kisülési útvonalat képezhet a szigetelés különböző területei között.

A tipikus okok a következők:

1, Rosszul szabályozott öntési körülmények

2. Nem megfelelő tisztítás összeszerelés előtt

3. A szigetelőelemek nem megfelelő tárolása

4. Az epoxigyanta elégtelen kikeményedése

5. Szennyezés szállítás vagy telepítés közben

Egyetlen belső hiba nem okozhat azonnali meghibásodást, de a berendezés elöregedésével vagy fokozott elektromos igénybevételnek kitett működésével aktívabbá válhat.

2. Egyenetlen elektromos téreloszlás

Az egyenletes elektromos tér elengedhetetlen a megbízható szigetelési teljesítményhez. Bármilyen éles pont, szabálytalan felület vagy lebegő vezető tárgy növelheti a helyi elektromos mezőt és részleges kisülést idézhet elő.

Sorja és éles élek a karmestereken

A gyűjtősín sorja, éles sarkok, befejezetlen vezetőélek és rossz alakú elektródák erős elektromos térkoncentrációt eredményezhetnek.

Ez a hatás különösen jelentős a következő esetekben:

1, Gyűjtősín csatlakozások

2, Kábel csatlakozók

3. Névjegyek mozgatása

4, Csavarozott csatlakozások

5. Árnyékoló alkatrészek

6、Vezetőképes betétek az öntött szigetelés belsejében

Még akkor is, ha az átlagos üzemi feszültség a berendezés névleges értékén belül van, az éles perem közelében lévő helyi mező meghaladhatja a kisülés kezdeti szintjét.

Laza vagy lebegő fémrészecskék

A kapcsolóberendezés burkolatán belüli fémrészecskék elektromosan feltöltődhetnek, vagy elmozdulhatnak az elektromos tér hatására. Helyük és potenciáljuk működés közben változhat, instabil terepi viszonyokat teremtve.

Az ilyen részecskék a következőket okozhatják:

1, Helyi mező javítása

2. Felszíni kisülés

3. Időszakos kisülési impulzusok

4. A közeli szigetelés nyomon követése

5. Instabil PD minták

Ez az egyik oka annak, hogy a tisztaság és a szigorú szerelési eljárások fontosak a kapcsolóberendezések gyártása és karbantartása során.

Szennyezett vagy érdes szigetelőfelületek

A por, a nedvesség, az olaj és más szennyeződések csökkenthetik a hatékony kúszási távolságot a szigetelőfelületen. A durva vagy sérült felület kis terepi koncentrációkat is létrehoz, ahol a felszíni kisülés megkezdődhet.

A felületi szennyeződés különösen fontos azoknál a berendezéseknél, amelyek:

1, Magas páratartalom

2. Vezetőképes por

3. Só spray

4. Ipari szennyezés

5. Kondenzáció

6, Rossz szellőzés

A tisztítás önmagában nem oldja meg véglegesen a problémát, ha a szigetelés felületén már nyomvonal, repedés vagy erózió keletkezett.

Hibák a földelt burkolatban

A fémház általában árnyékolást és szabályozott referenciapotenciált biztosít. A durva hegesztések, pórusok, salakzárványok és egyéb gyártási hibák azonban szabálytalan elektromos térviszonyokat hozhatnak létre a földelt ház közelében.

Ezek a hibák kölcsönhatásba léphetnek a közeli szigeteléssel vagy vezetőképes részekkel, és növelhetik a kisülés kockázatát. Ezért a gyártás és az ellenőrzés során ellenőrizni kell a hegesztés minőségét, a ház geometriáját, a földelés folytonosságát és a belső hézagokat.

3. Nem egységes dielektromos közeg

A modern kapcsolóberendezések gyakran kompozit szigetelőrendszereket használnak, amelyekben több anyag együtt működik. Például az epoxigyanta kombinálható műszaki műanyagokkal, szigetelő gázzal, vezető betétekkel és légrésekkel.

Minden anyag eltérő elektromos és termikus tulajdonságokkal rendelkezik. Ha az interfészek rosszul vannak megtervezve vagy gyártva, előfordulhat, hogy a dielektromos mező nem egyenletesen oszlik el.

A lehetséges problémák a következők:

1, Rossz kötés a különböző szigetelőanyagok között

2. Egyenetlen dielektromos állandók

3. Rések az anyagfelületeken

4, belső delamináció

5. Nedvesség a rétegek között

6. Ürességek a beágyazott vezetékek körül

A belső buborékok és szennyeződések tovább növelhetik a dielektromos közeg egyenetlenségét. Üzemi feszültség alatt ezek a területek nagyobb elektromos feszültséget szenvedhetnek, mint a környező szigetelés, és a részleges kisülés kiindulópontjává válhatnak.

Egyéb tényezők, amelyek befolyásolják a részleges kisülést

A részleges kisülést nem csak gyártási hibák okozzák. Számos üzemi és környezeti körülmény növelheti a kibocsátási aktivitást.

Üzemi feszültség

Az alkalmazott feszültség növekedésével a gyenge tartományokban az elektromos tér is növekszik. Az a hiba, amely normál feszültség mellett inaktív marad, mérhető kisülést eredményezhet túlfeszültségi esemény, ellenállási teszt vagy a rendszerfeszültség átmeneti emelkedése során.

Hőmérséklet

A hőmérséklet befolyásolja a szigetelési tulajdonságokat, a gáznyomást, az anyagtágulást és a határfelületek állapotát. A hőtágulás megnövelheti a meglévő hézagokat, vagy további terhelést jelenthet a ragasztott szigetelőelemekre.

Páratartalom és kondenzáció

A nedvesség csökkentheti a felületi szigetelés ellenállását és elősegítheti a felületi kisülést. A páralecsapódás különösen veszélyes, ha meleg, párás levegő jut be a hűvösebb kapcsolószekrénybe.

Szigetelés öregedés

A hosszú távú elektromos, termikus és mechanikai igénybevétel a szigetelés elöregedését okozhatja. Az öregedés repedéseket, elszíneződést, eróziót, rétegvesztést és fokozott nedvességfelvételt okozhat, amelyek mindegyike növelheti a részleges kisülés valószínűségét.

Mechanikus feszültség és vibráció

A laza csatlakozások, a vibráció és az ismétlődő hőtágulás kis hézagokat okozhat a szigetelőelemek között. Ezek a rések kisülési helyekké válhatnak, különösen a gyűjtősínek, kábelvégződések és beágyazott vezetékek közelében.

Részleges kisülés észlelése a kapcsolóberendezésben

A PD-tesztet a kisülési tevékenység azonosítására használják, mielőtt az súlyos szigetelési hibává válna. A felszereléstől és a tesztobjektumtól függően a mérnökök értékelhetik a látszólagos töltést, a kisülés nagyságát, a fázisfeloldott mintákat, az impulzusismétlést és az idő múlásával kapcsolatos változásokat.

A megbízható tesztnek tartalmaznia kell:

1、 Megfelelő mérőműszer és érzékelő elrendezés

2. A mérőrendszer megfelelő kalibrálása

3. A külső interferencia hatékony szabályozása

4. Megfelelő földelés és árnyékolás

5 、 Stabil tesztfeszültség és környezeti feltételek

6. Összehasonlítás a műszaki korlátokkal és a korábbi tesztadatokkal

A Weshine Electric egy professzionális gyártó, amely nagyfeszültségű vizsgáló- és mérőberendezések kutatásával, fejlesztésével és gyártásával foglalkozik. A szabványos gyártóműhelyekkel és független kalibráló laboratóriumokkal felszerelt gyár szigorúan követi az IEC szabványokat és az ISO minőségirányítási rendszereket, hogy minden műszer stabil, megismételhető és interferenciaálló tesztteljesítményt nyújtson a globális energiaipari alkalmazások számára.

A GDJF-2007 digitális részleges kisülési tesztert a Weshine Electric önállóan fejlesztette és gyárilag kalibrálta. Használható nagyfeszültségű berendezések digitális részleges kisülési mérésére és elemzésére.  A gyakorlati alkalmazásokban a műszer támogatja a PD nagyságának, a kisülési minták és a szigetelés állapotának értékelését. A pontos vizsgálati konfigurációt és elfogadási kritériumokat a kapcsolóberendezés kialakítása, a vonatkozó szabványok és a gyártó műszaki dokumentációja alapján kell kiválasztani.

Gyakran Ismételt Kérdések

Mi a leggyakoribb oka a részleges kisülésnek a kapcsolóberendezésekben?

A gyakori okok közé tartoznak a belső üregek, légbuborékok, szennyeződések, éles vezetőélek, felületi szennyeződés, rossz szigetelési felületek és egyenetlen elektromos téreloszlás.

A részleges kisülés közvetlenül látható?

A részleges kisülés általában nem látható normál működés közben. Általában elektromos, ultrahangos vagy más speciális mérési módszerekkel észlelik.

A részleges kisütés mindig azonnali berendezéshibát jelent?

Nem. A részleges váladékozás fokozatosan kialakulhat. A tartós vagy növekvő PD aktivitás azonban a szigetelés romlását jelzi, és szakmai értékelést igényel.

Hogyan okoznak részleges kisülést az éles gyűjtősín élek?

Az éles élek koncentrálják az elektromos mezőt. A helyi mező sokkal erősebbé válhat, mint az átlagos mező, lehetővé téve a kisülés megkezdését a szél közelében.

Hogyan csökkenthető a részleges kisülés a kapcsolóberendezésekben?

A hatékony intézkedések közé tartozik a szigetelés gyártásának javítása, a sorja eltávolítása, a tisztaság ellenőrzése, a nedvesség megakadályozása, az elektromos tér osztályozásának optimalizálása, a ház földelésének javítása és a rendszeres PD-teszt elvégzése.

Következtetés

A nagyfeszültségű kapcsolóberendezések részleges kisülése általában a szigetelési hibák, az elektromos térkoncentráció, az egyenetlen dielektromos anyagok, a környezeti feltételek és a hosszú távú öregedés kombinációjának eredménye.

A belső üregek, szennyeződések, éles gyűjtősín élek, lebegő fémrészecskék, szennyezett felületek és rossz szigetelési felületek mind helyi elektromos feszültséget okozhatnak. A kisülés megkezdése után a kémiai erózió és a hőkárosodás fokozatosan gyengítheti a szigetelést.

A rendszeres részleges kisülési tesztek értékes információkkal szolgálnak a szigetelés állapotáról, és segítik a karbantartó csapatokat a kialakuló problémák azonosításában, még mielőtt egy nagyobb hiba bekövetkezne. A pontos diagnózis érdekében a vizsgálatot képzett szakembereknek kell elvégezniük, megfelelően kalibrált berendezések és eljárások segítségével, amelyek megfelelnek a vonatkozó szabványoknak.

Házon belüli kutatás-fejlesztéssel, szabványosított gyári termeléssel és szigorú minőségi kalibrációval a Weshine Electric továbbra is megbízható nagyfeszültségű vizsgálóműszereket és professzionális műszaki megoldásokat kínál az alállomások karbantartásához, az elektromos hálózatok ellenőrzéséhez és az ipari áramrendszerek diagnosztizálásához világszerte. Forduljon bizalommal csapatunkhoz műszaki adatlapokért, testreszabott tesztelési megoldásokért és gyári nagykereskedelmi támogatásért.